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亚波长光栅槽波导的模式灵敏度分析

DOI：10.1109/jphot.2019.2939088 期刊：IEEE Photonics Journal 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 本文研究了亚波长光栅槽（SWGS）波导的模式灵敏度（Smode）。该参数是传感器、调制器和热控器件等各类波导光子电路中的重要指标，用于衡量波导有效折射率对包层介质折射率扰动的敏感程度。SWGS波导结合了槽波导与亚波长光栅波导的灵敏度增强特性，展现出高模式灵敏度。研究采用时域有限差分法对这种混合结构进行分析、设计与优化，并将SWGS波导集成于马赫-曾德尔干涉仪，在绝缘体上硅平台进行实验制备以测定Smode值。实测79%的Smode值与理论预测的83%相符。
作者： Mutasem Odeh，Krishna Twayana，Karen Sloyan，Juan E. Villegas，Sujith Chandran，Marcus S. Dahlem
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究亚波长光栅槽（SWGS）波导的模式灵敏度（Smode），以应用于传感器、调制器和热控器件。

研究成果

SWGS波导具有高模式灵敏度，其实验值与设计值的Smode参数高度吻合（分别为79%和83%）。该结构适用于集成传感应用、电光调制器以及非热光子器件。通过增加器件层高度和/或各向异性深度刻蚀BOX层，可进一步提升器件灵敏度。

研究不足

该研究受限于制造约束条件，例如电子束光刻和反应离子刻蚀所施加的最小特征尺寸限制。此外，模式灵敏度取决于包层材料的成分和几何结构，这些因素在实际应用中可能存在差异。

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